既有預(yù)制裝配式混凝土廠房的保護(hù)性拆除

武念鐸 孫 為 萬(wàn)展君 王會(huì)東 李 翠

中國(guó)建筑第八工程局有限公司總承包公司 上海 200240

建筑業(yè)的發(fā)展通常會(huì)經(jīng)歷3個(gè)階段：大規(guī)模新建階段、新建與加固改造并重階段、以加固改造為主階段[1]。2019年，我國(guó)城市老舊小區(qū)改造的大規(guī)模啟動(dòng)，是我國(guó)建筑業(yè)邁入新建與加固改造并重階段的重要標(biāo)志之一。

現(xiàn)階段，對(duì)于既有住宅和辦公樓的加固和改造，國(guó)內(nèi)研究成果較多。

文獻(xiàn)[2-5]對(duì)既有砌體結(jié)構(gòu)房屋的加固和改造方法進(jìn)行了研究。黃河興[6]對(duì)抗震設(shè)防烈度提高區(qū)的框架結(jié)構(gòu)加固方案進(jìn)行了研究，提出了改變結(jié)構(gòu)體系的加固方法與基于構(gòu)件的加固方法相結(jié)合的加固方案。呂恒柱等[7]基于南京某綜合服務(wù)大樓改造工程，總結(jié)了混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的改造加固設(shè)計(jì)方法。居則上[8]基于經(jīng)濟(jì)合理性、技術(shù)可行性、效果可靠性和整體效應(yīng)4個(gè)基本目標(biāo)，構(gòu)建了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)改造施工中加固方案優(yōu)選指標(biāo)體系。然而，目前國(guó)內(nèi)對(duì)于既有公共建筑和工業(yè)建筑加固和改造的研究較少[9-10]。

對(duì)于建于20世紀(jì)50—60年代的廠房，當(dāng)時(shí)鋼產(chǎn)量不足，廠房多采用預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，其具有明顯的歷史痕跡和時(shí)代印記，在保留其歷史痕跡的情況下，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固和功能改造往往具有一定的政治和文化意義。因此，需要對(duì)既有預(yù)制裝配式混凝土廠房的保護(hù)性拆除施工技術(shù)進(jìn)行研究。

為了填補(bǔ)既有預(yù)制裝配式混凝土廠房加固和改造技術(shù)領(lǐng)域的空白，以上海彭浦機(jī)器廠加固和改造工程為依托，總結(jié)了保護(hù)性拆除的施工順序、拆除時(shí)的臨時(shí)加固措施和拆除方法、拆除后的保護(hù)性運(yùn)輸及堆放等施工全過(guò)程，以期為類似工程提供參考依據(jù)。

1 工程概況

上海彭浦機(jī)器廠重工車間位于上海市共和新路3201號(hào)廠區(qū)內(nèi)，始建于1959年，結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件，即梁、柱、屋架、屋面板均為預(yù)制裝配式混凝土構(gòu)件。廠房占地約18 000 m2，高約24 m，橫向跨度約120 m，縱向跨度約150 m，共有26跨。

由于廠房老舊，已無(wú)法使用，且閑置多年，浪費(fèi)土地資源，同時(shí)，為保護(hù)其歷史痕跡，現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行改造和加固。保護(hù)性拆除西側(cè)13跨，在該處建設(shè)框架混凝土超高層辦公樓（圖1），裙房采用部分原構(gòu)件作為裝置，展示歷史痕跡；對(duì)東側(cè)13跨進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固和功能改造，仍采用原構(gòu)件作為結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件。

圖1 項(xiàng)目效果圖

2 拆除施工順序

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核，預(yù)制裝配式混凝土構(gòu)件碳化嚴(yán)重，且部分構(gòu)件鋼筋保護(hù)層脫落，甚至存在破損。

為保證廠房屋架和柱在拆除施工過(guò)程中的穩(wěn)定性、構(gòu)件在拆除施工過(guò)程中的完整性，同時(shí)，為了提高施工效率，確定施工順序如圖2所示。

圖2 拆除施工順序

1）拆除前3跨行車梁，如圖2（a）所示。

2）對(duì)前3跨廠房柱進(jìn)行臨時(shí)加固，如圖2（b）所示。

3）拆除前3跨氣樓和立面墻體。

4）拆除前3跨屋面槽形板，如圖2（c）所示。

5）對(duì)第2跨和第3跨屋架進(jìn)行臨時(shí)加固，如圖2（d）所示，并采用汽車吊吊緊第1跨屋架，保證屋架的穩(wěn)定性，防止屋架倒塌。

6）拆除第1跨屋架，如圖2（e）所示。

7）拆除第1跨廠房柱臨時(shí)加固措施，如圖2（f）所示，并采用汽車吊吊緊第1跨的廠房柱，防止柱倒塌。

8）拆除第1跨廠房柱，如圖2（g）所示。

9）拆除第2跨屋架臨時(shí)支撐，采用汽車吊吊緊第2跨的屋架；拆除第4跨行車梁；對(duì)第4跨廠房柱進(jìn)行臨時(shí)加固；拆除第4跨氣樓和立面墻體；拆除第4跨屋面槽形板；對(duì)第4跨屋架進(jìn)行臨時(shí)加固，如圖2（h）所示。

10）重復(fù)圖2（e）至圖2（g）的步驟即可完成第2跨的拆除；重復(fù)圖2（e）至圖2（h）的步驟，直至拆除第13跨，完成全部拆除施工。

每個(gè)構(gòu)件拆除后均需編號(hào)，以便修復(fù)后可精準(zhǔn)復(fù)位。構(gòu)件拆除后，短駁至廠房東側(cè)的指定地點(diǎn)堆放。

3 臨時(shí)加固系統(tǒng)

由于廠房年久失修，構(gòu)件存在不同程度的損壞，故為避免混凝土構(gòu)件損壞或倒塌，需對(duì)廠房柱和屋架進(jìn)行臨時(shí)加固。為了保證施工效率，同時(shí)又為了節(jié)約材料，分別制作了3套用于加固廠房柱的支撐系統(tǒng)和2套用于加固屋架的支撐系統(tǒng)，支撐系統(tǒng)的構(gòu)件均采用型鋼，型鋼與廠房承重構(gòu)件通過(guò)螺栓連接，故可循環(huán)使用。

柱間支撐系統(tǒng)包含柱間剪刀撐和1道水平支撐，支撐均采用30c槽鋼（圖3）。為避免破壞廠房柱，采用對(duì)銷螺栓使2塊鋼板將柱夾緊，剪刀撐通過(guò)對(duì)銷螺栓與鋼板相連。廠房柱間水平支撐亦通過(guò)上述措施與廠房柱的上柱相連。

圖3 柱間剪刀撐

屋架臨時(shí)支撐系統(tǒng)包含屋架間剪刀撐和1道水平支撐，均采用壁厚8 mm的120 mm×120 mm的方鋼管（圖4）。與柱間剪刀撐相似，為避免損壞屋架，采用對(duì)銷螺栓使2塊鋼板與屋架中間的直腹桿緊密貼合夾緊，在鋼板上焊接耳板，在剪刀撐鋼管端部焊接銷子，銷子和耳板通過(guò)螺栓連接。水平支撐鋼管在屋架對(duì)應(yīng)位置處，分別焊有2根短鋼管和加勁肋，水平支撐鋼管直接置于屋架上，通過(guò)短鋼管夾住屋架，以保證屋架在拆除施工過(guò)程中的穩(wěn)定性。

圖4 屋架間臨時(shí)支撐

4 拆除工藝

廠房構(gòu)件為預(yù)制裝配式混凝土構(gòu)件，質(zhì)量最大的屋架達(dá)到16.35 t、柱達(dá)到25.7 t；構(gòu)件存在不同程度的損壞；采用吊機(jī)配合拆除施工，故高空作業(yè)多?？紤]到上述因素，為確保施工過(guò)程安全，針對(duì)屋面槽形板和承重構(gòu)件，提出了專項(xiàng)施工方案，即針對(duì)性的拆除工藝。

4.1 屋面槽形板拆除

屋面槽形板和屋架均有預(yù)埋鋼板，二者通過(guò)預(yù)埋鋼板焊接連接，故采用火焰切割割斷連接焊縫后，即可采用吊機(jī)拆除屋面槽形板。在廠房?jī)?nèi)搭設(shè)腳手架，先拆除中間的屋面槽形板（圖5），然后，工人以屋面槽形板作為操作面，由中間向兩邊依次拆除其余屋面槽形板。

圖5 拆除中間槽形板

為保證屋面槽形板在吊裝過(guò)程中的穩(wěn)定性，采用以槽形板三分點(diǎn)為支點(diǎn)的兩點(diǎn)吊；為保證屋面槽形板的完整性，吊裝不應(yīng)采用鋼絲繩，應(yīng)采用帆布帶。

4.2 屋架拆除

屋架和廠房柱均有預(yù)埋鋼板，二者通過(guò)預(yù)埋鋼板焊接連接，故采用火焰切割割斷連接焊縫，即可采用吊機(jī)拆除屋架。

對(duì)于有氣樓的屋架，應(yīng)先拆除氣樓，避免屋架由于高度過(guò)大，在吊裝過(guò)程中傾倒；對(duì)于無(wú)氣樓的屋架，可直接起吊拆除。

對(duì)于屋架的吊裝，為保證屋架在吊裝過(guò)程中的穩(wěn)定性，采用沿直腹桿的兩點(diǎn)吊；由于屋架質(zhì)量大，采用鋼絲繩吊裝，為保證屋架的完整性，鋼絲繩與屋架的接觸部位應(yīng)增設(shè)鋼墊板。

4.3 廠房柱拆除

在廠房柱拆除施工前，需破碎廠房柱四周3 m×3 m范圍內(nèi)的地坪，隨后向下開(kāi)挖約2 m，即挖至廠房柱底標(biāo)高以下，并采用泥漿泵將地下水排干，使廠房柱基礎(chǔ)裸露（圖6）。在采用吊機(jī)吊牢廠房柱后，采用繩鋸沿基礎(chǔ)杯口切斷廠房柱，即可對(duì)廠房柱進(jìn)行吊裝，并短駁至堆場(chǎng)。

圖6 廠房柱拆除方法

4.4 構(gòu)件保護(hù)性運(yùn)輸和堆放

由于構(gòu)件長(zhǎng)度較長(zhǎng)，最長(zhǎng)達(dá)30 m，為保證構(gòu)件的完整性，采用大型二段式掛車短駁，將構(gòu)件垂直放入掛車上的鋼架內(nèi)即可。將構(gòu)件運(yùn)至堆場(chǎng)時(shí)，應(yīng)保證行駛平穩(wěn)，無(wú)過(guò)度顛簸，同時(shí)，堆場(chǎng)應(yīng)采用硬化地坪。構(gòu)件應(yīng)按編號(hào)順序置于堆架上，構(gòu)件放置時(shí)，應(yīng)采用方木墊隔開(kāi)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以上海彭浦機(jī)器廠改造工程為依托，總結(jié)了既有預(yù)制裝配式混凝土廠房拆除的施工順序、拆除時(shí)的臨時(shí)加固措施和拆除方法、拆除后保護(hù)性運(yùn)輸及堆放的保護(hù)性拆除施工全過(guò)程。經(jīng)工程實(shí)際驗(yàn)證，拆除施工過(guò)程順利，混凝土預(yù)制構(gòu)件拆除后幾乎無(wú)損傷，該施工過(guò)程可為類似工程的施工提供參考。